전자 행동

전자는 양전하를 띤 원자핵에 끌려 그 주위를 공전하는 음전하를 띤 아원자 입자입니다. 전자는 껍질이라고 하는 에너지 준위와 관련된 공간에 존재하며, 각 껍질 내에서는 하위 껍질과 궤도로 더 세분화됩니다.

전자가 핵 주위를 공전합니다

전자는 핵 외부의 특정 위치에서 발견됩니다. 전자가 존재하는 껍질은 전자의 일반적인 에너지 준위를 나타냅니다. 즉, 핵에 가까울수록 에너지가 적고, 핵에 더 가까울수록 더 많은 에너지를 갖습니다. 부껍질-서브쉘은 전자의 위치와 에너지 준위를 보다 정확하게 나타내며, 궤도는 전자가 핵 주위를 공전하는 확률 영역의 모양을 나타냅니다. 핵에 가장 가까운 전자는 가장 적은 양의 에너지를 가지며, 핵으로부터의 거리가 멀어질수록 전자가 운반하는 에너지의 양도 늘어납니다. 핵에서 멀어질수록 전자가 궤도를 돌 수 있는 공간이 더 많아 외부 껍질이 내부 껍질보다 더 많은 전자를 수용할 수 있습니다. 원자의 가장 바깥쪽 전자는 원자가 껍질에 존재하며 원자가 전자라고 합니다. 이러한 전자는 다른 원자와 이온 및 공유 결합을 형성할 수 있습니다.

전자 발견

1890년대 후반에 J. J. 톰슨(J. J. Thomson)은 음극선관을 사용하여 일련의 실험을 수행하여 최초의 아원자 입자인 전자를 발견했습니다. 음극선관은 전기를 공급하는 전원에 연결된 두 개의 전극이 있는 유리관입니다. 진공은 튜브 내부에서 대부분의 공기를 제거합니다. 전극에 전압이 가해지면 입자 빔이 음전하를 띤 음극에서 양전하를 띤 전극 양극으로 이동합니다. 양극에는 광선이 통과할 수 있도록 작은 구멍이 있습니다. 음극선이 닿으면 튜브 반대쪽 끝의 인 코팅이 빛납니다.

톰슨은 양전하를 띠는 금속판과 음전하를 띠는 금속판 사이에 음극선을 비추고, 관의 맨 끝에서 광선의 위치를 측정했습니다. 광선이 두 판 사이를 통과할 때 음전하 판에서 멀어지면서 양전하 판 방향으로 구부러졌습니다. 같은 전하는 밀어내고 반대 전하는 끌어당기므로 이는 음극선의 입자가 음전하를 띤다는 것을 나타냅니다.

음극 입자의 질량 대 전하 비율을 계산하기 위한 추가 실험에서는 각각의 음전하를 띤 입자의 질량이 알려진 원자 질량의 약 1/2000이라는 사실이 밝혀졌습니다. 이 때문에 톰슨은 어떤 주어진 원자에도 많은 전자가 존재해야 한다는 결론을 내렸습니다. 나중에 양성자와 중성자의 발견으로 원자의 질량 분포와 전체 중성 전하가 설명되었습니다.

이 문서는Openstax, Chemistry 2e, Section 6.3: Development of quantum theory.